Решения за зонално отопление и климатизация

Постигането на оптимални условия на комфорт e това, което превръща офиса в предразполагащо работно пространство, хотелската стая – в място за отдих, а жилището – в уютен дом. Зоналните системи за отопление и климатизация следват именно този принцип, като създават среда, която отговаря на индивидуалните изисквания на обитаващите дадено помещение, при максимална ресурсна ефективност, висока прецизност на автоматизиран контрол и ограничено въздействие върху околната среда.

Зоналната система за отопление и климатизация разделя помещенията в сградата на различни зони, условията във всяка от които се контролират независимо от термостат. Зонирането на помещенията в жилището или офиса дава редица предимства спрямо останалите решения за климатизация, включително се елиминират температурните разлики в различните части на сградата – места, където се задържа прекалено висока или прекалено ниска температура, и се изравняват условията благодарение на независимия контрол на температурата в различните помещения. Зоналното отопление и климатизация намалява общото потребление на енергия и разходите, като прецизно контролира температурата във всяко помещение или стая. Освен това вътрешните тела могат да поддържат различен режим на работа.

Принцип на инженерната конструкция

Във въздоховодите, прилежащи към една система за зонално отопление и климатизация, се монтират подвижни жалузийни решетки (ПЖР) с електронно задвижване. Подвижните жалузийни решетки имат функцията, подобно на клапани, да контролират потока на затопления или респективно охладения въздух в цялата сграда. Вторият съществен компонент в една зонална система е термостатът. За всяка зона се инсталира отделен термостат, който управлява електронните задвижки на съответните ПЖР.

Когато към дадена зона трябва да се насочи повече затоплен или охладен въздух, термостатът изпраща сигнал до ПЖР, за да се отвори и пропусне по-голям дебит въздух. След като желаната температура бъде достигната, термостатът затваря подвижната жалузийна решетка посредством електронно управляемата задвижка, като пренасочва допълнителния обем въздух към други части в сградата.

В зависимост от конструктивното решение на въздуховодите, системата може да изисква подвижната жалузийна решетка за всяка основна линия или дори за всяко по-малко разклонение. Едно от предимствата на инсталирането на зонална система още при строежа на сградата е, че тя може да бъде проектирана с по-малко на брой ПЖР, отколкото често се налага да се монтират при модернизация на вече функциониращи ОВК инсталации.

Има варианти, при които ПЖР устройствата могат да се отворят или затворят до край. По-добрата алтернатива е да се инсталира модулиращ контролер, който да отваря жалузийните решетки в междинни положения, за да се отговори още по-адекватно на нуждите от отопление и климатизация за всяка зона.

Съществуват няколко начина за контрол и мониторинг на температурата във всяка зона. Най-разпространеният начин за упражняване на контрол на температурата е чрез термостати. Опростена реализация на този метод е за всяка зона да отговаря отделен термостат. Вторият вариант е чрез многозонов термостат и сензори, разположени във всяка зона, които да наблюдават и контролират температурата. Сензорите предават данните към термостата и той контролира въздушния поток към зоните спрямо тези данни.

Предимството на многозоновия термостат е, че позволява централизирано управление на цялата система от едно място, вместо да се налага регулиране на термостата във всяка зона поотделно. Разбира се, съвременните решения за свързаност позволяват и в двата сценария – с единичен или многозонов WiFi термостат, те да може да се управляват от всяка локация с приложение и интелигентно устройство.

За да се гарантира безпроблемна съвместимост, се препоръчва да се направят индивидуални консултации със специалисти относно избора на конкретна конфигурация от сензорни устройства, термостат и прилежащи компоненти.

Управлението на зоните може да се осъществи и чрез ПЖР с прилежащ контролен панел. Информацията за желаната температура във всяка зона се получава директно от панела, след което той настройва подвижната жалузийна решетка, за да допусне необходимия въздушен поток, който да отговори на нуждите от затопляне или охлаждане на зоната.

Обичайно ПЖР модулите са свързани с контролния панел чрез кабел, а сензорите и термостатите могат да бъдат жично или безжично свързани.

Предимства и недостатъци на зоналните системи

Този тип ОВК системи демонстрират своята забележителна ефективност най-често когато се налага да се уравновесят температурите между отделни точки в сградата, между които има твърде големи температурни разлики. Например повечето двуетажни или многоетажни жилища се характеризират с неравномерно разпределение на топлината, тъй като затопленият въздух се издига към горните части на сградата. За справяне с тази задача е необходимо да се предвидят поне две зони – една за горното и една за долното ниво на сградата. Когато желаната температура бъде достигната в една зона, термостатът намалява дебита към тази зона, което насочва повече въздух към другата зона и създава равномерно температурно разпределение в помещенията.

Зоналното отопление и климатизация намалява общото потребление на енергия и разходите, като същевременно прецизно контролира температурата във всяка стая или зона. Недостатък е първоначалната инвестиция, която зависи от броя на зоните. Това е само цената на зонирането на оборудването и инсталацията. Ако освен цената, която трябва да се заплати за зониране на помещенията, се добавят и разходи за подмяна ОВК компоненти, първоначалната инвестиция нараства допълнително.

Освен първоначалните разходи съществува рискът при неправилно проектиране на зонирането за бъдещата система, вместо тя да постигне енергийна ефективност, всъщност да се окаже неефективна от гледна точка на разход на енергия, т.е. лошото проектиране да обезсмисли изграждането. Когато обаче проектът е прецизиран, възвръщаемостта на тези разходи се реализира много бързо чрез спестената електроенергия. Освен това изключителният комфорт на средата добавя допълнителна стойност на вложението.

Съображения за правилно проектиране на зоналната система

ОВК системите без зониране, когато работят, затоплят и охлаждат всяка част от жилището. Този принцип на работа е равносилен на това да се включват всички светлини в едно жилище, когато искаме да включим само една. Електричеството, консумирано в необитавани помещения, е загуба.
Ключът към енергоспестяващата инсталация е тя да бъде зонирана, тъй като това елиминира постъпването на въздух в необитавани помещения. Например топлината към зоната на спалнята може да бъде настроена на 15°C през деня и 22°C през нощта, когато в останалите помещения в жилището температурата се запази 15°C. Едно голямо удобство в това отношение са програмируемите термостати.

Когато зонирането се проектира правилно, обикновено това намалява потреблението на енергия с 20 до 40%, като средната стойност за повечето жилища е 30%. Колкото по-екстремен е климатът и по-големи температурните разлики, толкова по-бързо се изплаща зоналната ОВК инсталация и толкова по-скоро започва да генерира спестявания от потреблението.

Икономията на енергия се постига чрез намаляване на ненужно високата производителност на системата за ОВК. Следователно първата задължителна стъпка за доброто проектиране е да се прецени нуждата от двустепенна ОВК инсталация или от система с променлив капацитет.

Двустепенните системи работят с 65% от капацитета при ниска степен и 100% от капацитет при висока. В повечето случаи системата работи с капацитет 65%, като така ефективно ще намали потреблението на енергия и разходите с около една трета. Ако въздуховодът е разпределен така, че да обслужва три участъка в жилището, без зониране всеки участък би бил захранван от около 33,3% от въздушния поток през цялото време, общо 100%, като така икономията на енергия е нулева.

Едностепенни системи не се зонират, тъй като те могат да функционират единствено при 100% капацитет. При тях потреблението на електроенергия не може да бъде намалено. Недостатък е това, че, когато вентилаторът работи с пълен капацитет, ако системата е зонална и една или повече зони са затворени, целият излишен въздух нахлува през отворените. Резултатът ще бъде навлизане на твърде много отоплителен или охлаждащ въздух в отворени зони. Това ще доведе до работа на системата за кратки, но чести цикли, което може да причини температурни колебания и механични повреди.

При зоналната система чрез настройване на многозонов термостат или термостати за всяка зона определени зони получават нужното, а не пропорционалното количество от отоплителния или охлаждащия въздушен поток, като същевременно общият използван капацитет ще намалее. Зоналните системи осигуряват подходящата температурна стратификация, така че да сведат топлинните загуби до минимум, тъй като предотвратяват натрупването на топлинни джобове във високите въздушни слоеве в сградата. Благодарение на високата им ефективност, се обработва и разпространява по-малко въздух, като по този начин се спестява електрическа енергия и се намаляват топлинните изисквания.